Question

在恒温容器中加入1 mol N₂和3 mol H₂，达到平衡时NH₃的体积分数为m%。若N₂、H₂、NH₃的起始加入量分别为x mol、y mol、z mol，达到平衡时NH₃的体积分数仍为m%。

（1）该容器恒容，则x、y、z应满足的关系是              。

（2）该容器恒压，则x、y、z应满足的关系是             。

（3）若该容器恒压，前者达到平衡时生成NH₃为a moL，则后者达到平衡时生成NH₃        mol（用a、x、z表示）。

Answer

（1）x+z/2=1 y+3z/2=3 （2）(2x+z)/(2y+3z)=1/3， (x+z/2)a

【解析】

试题分析：（1）恒容的条件等效平衡，极端转化相同物质的物质的量，则各原子守恒，由氮守恒可知：2x+z=2，氢守恒可知：2y+3z=6；

（2）由反应方程式N2+3H22NH3，将氨气完全转化为氮气和氢气，则氮气的物质的量为：x+z/2，氢气的物质的量为：y+3z/2，所以（x+z/2）：（y+3z/2）＝1：3，即3x=y，z为任意值；

（3） N2+3H22NH3

起始：1 3 0

转化：0.5a 1.5a a

即一边倒的极限氮气的转化率为：0.5a/1=0.5a，由于二者是等效平衡，所以一边倒的极限氮气的转化率相等，即一边倒转化的n（N2）=（x+z/2）×0.5a，所以生成的n（NH3）=2n(N 2)= (x+z/2)a。

【考点定位】考查化学平衡中等效平衡的计算

【名师点晴】掌握等效平衡的含义和计算依据是解答的关键。所谓等效平衡是指外界条件相同时，同一可逆反应只要起始浓度相当，无论经过何种途径，都可以达到相同的平衡状态。等效平衡的判断及处理一般步骤是：进行等效转化——边倒法，即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量，与题干所给起始投料情况比较。等效平衡一般有三种类型：I类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即△n≠0的体系）：等效转化后，对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。II类：恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说（即△n＝0的体系）：等效转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。III类：恒温恒压下对于气体体系等效转化后，要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。解答该类型试题的关键是分清类别，用相应的方法求解即可。